0.18um 工艺Charge pump 中间开关尺寸选择问题

本人刚入门学习IC方向，最近在设计PLL电路，遇到一些问题。请有相关经验的大牛，指点指点。我的目前采用的charge-pump是最传统的形式，如下图所示。

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目前上下电流源的尺寸我差不多确定好了，大概满足Vd,sat=200mv左右，电流40uA（tt corner下）。然后，我现在对于中间管子的尺寸选择比较疑惑。我有以下两个问题，希望有相关经验者指导。

1 我应该是在怎么样的条件下选择这些管子的尺寸呢?

我知道首先管子的L=180n，要满足开关状态时电流能达到40uA左右。但是我不知道让PFD的输出信号为什么时，我来选择这个尺寸。因为上下两个开关的尺寸是相互有影响，所以我不确定怎么条件下确定他们的尺寸。

2 我后面的VCO的电压要求是0.8-1.5V。我在尺寸选择的时候，怎么保证输出的电压范围就在这个区域之间呢?

希望有做过这个方面的，指导指导我！

同问

同问呢，初学者都对管子尺寸怎么取值感到疑惑

我觉得就是在vco 输入电压范围内，你的PMOS和NMOS电流源都bias在饱和区提供40uA的电压就可以了.(考虑corner)

1，中间开关管子太小会吃太多导通压降，太大会恶化charge injection/sharing。考虑前者因素时，让开关管导通，看导通压降调整size；考虑后者因素时，让开关管导通关断不停切换看瞬态波形调整size。至于最终取多大size，需要作为designer的你来trade off。
2，VCO输入电压范围的意思是：CP输出电压落在这个范围内时需要保证CP的function并且mismatch还在可接受的水平内。至于最终CP输出电压是多少，那是由Loop决定的。

普通反向器的尺寸

我的原则是，DC仿真时，两个开关管的gate 电压为电源一半时，还能让电流源保持合理饱和。
开关尺寸尽量小。

我觉得您说的很有道理，谢谢您的指导。不过我现在的困惑就是在什么条件下选择尺寸。就是控制PMOS和NMOS开关的信号UPB，DN如何设置。从电路图上可知当UPB=0时，PMOS管导通，当DN=1时，NMOS管导通。那么我在选择尺寸时，是让它们都导通呢?还是说只让一个导通时，选择尺寸。我觉得因为不可能同时导通，所以应该是只让一个导通。但是那样的话，回路还没有形成，就没办法决定尺寸了。我想是不是应该在输出接一个合适的电压源（在要求的电压范围内），然后来调节尺寸。您觉得呢?

谢谢你的回复。但是关键是PMOS管和NMOS管不会同时导通的，那么只导通一个情况下，怎么在仿真中确定尺寸呢?要构成回路确定尺寸呀

同感啊

栅电压为电源电压的一半?不是PMOS管的话栅压为0时通，NMOS管的话栅压为1时通吗?
我在想是不是让输出电压在我VCO要求的电压范围（0.8-1.5V）中间会比较好呢?比如1.1v
或者说考虑最大情况1.5V时，来选择PMOS的尺寸；在0.8v的时候来选择NMOS的尺寸

普通反相器的尺寸? 那这样不是会没有优化吗?尺寸会不会不合理呢

是不会同时导通（不过这只是理论上的，想象时钟沿交叠的情况），不过你虚线画的x1的buffer，为了防止charge sharing， 会把pmos和nmos的源极保持在vco的输入电压。

是呀！可是中间管子尺寸怎么确定还是没有数呀?因为要有回路来确定尺寸吧。如果只导通一个，不在输出加个电流源什么的话不就是没有构成回路嘛

可以另建个testbench，用理想dc偏置。

嗯，可以试试看去

你的充放电电流只有40uA

W/L太大然而引入更大的寄生与失调